一種空化射流割縫卸壓裝置制造方法
【專利摘要】一種空化射流割縫卸壓裝置包括鉆桿和設有多個空化噴嘴的割縫鉆頭，所述鉆桿由粗鋼管和細鋼管通過帶孔的環形圓盤套接而成，并與割縫鉆頭螺紋連接，通過高壓泵站向鉆桿內注入高壓水，經空化噴嘴噴出后，可以形成沖蝕破壞能力很強的雙束多角度空化射流。利用本實用新型形成的雙束多角度空化射流在鉆孔內進行割縫，可以有效地提高射流所割縫槽的深度和寬度，提升了割縫速率，節省了作業時間，并且可以有效地降低系統作業壓力，提高設備的安全可靠性，這對提高煤體瓦斯抽采效率和消除煤與瓦斯突出危險性具有顯著的作用。本實用新型裝置結構簡單，操作方便，具有安全、節水、工作效率高等特點，在煤層瓦斯抽采及煤與瓦斯消突領域具有廣泛的應用價值。
【專利說明】一種空化射流割縫卸壓裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種空化射流割縫卸壓裝置，尤其適用于高瓦斯松軟復雜煤層卸壓增透和消除煤層煤與瓦斯突出危險性。
【背景技術】
[0002]我國治理礦井瓦斯的主要措施是以鉆孔瓦斯抽采方式為主的瓦斯抽采措施。大量的實驗研究以及現場應用表明，水力割縫強化瓦斯抽采方法能夠有效地抽放瓦斯，達到消除煤與瓦斯突出的目的。早期的高壓水射流割縫技術在煤礦的應用主要以磨料射流為工作介質，但由于磨料容易導致噴嘴堵塞且對設備的損耗較為嚴重，目前應用的高壓水射流割縫技術主要的工作介質為純水射流或脈沖水射流。該技術在作業過程中存在系統壓力偏高、回水回煤屑過程不暢等問題，直接影響了作業過程中的安全性以及對煤體增透的效果。CN103075180A公開的“一種氣液兩相射流割縫系統及方法”，雖然可以提高射流切割能力，減少作業用水量，減少憋孔和噴孔現象，但在進行割縫作業時，需要使用引射器并連接高壓氣源，增加了系統的復雜性和危險性。為了有效解決上述問題，同時為了提高水力割縫卸壓增透技術在高瓦斯松軟煤層瓦斯抽采中的應用，研究和改善水利割縫過程中的水射流結構，并開發新型的射流割縫卸壓裝置是十分必要的，這對提高礦井瓦斯抽采效率和增強水力割縫技術的安全可靠性具有重要意義。
實用新型內容
[0003]技術問題:本實用新型的目的是克服現有技術中的缺陷，提供一種操作簡便，安全可靠性強，割縫效率高的空化射流割縫卸壓裝置及方法。
[0004]技術方案:
[0005]本實用新型一種空化射流割縫卸壓裝置，包括鉆桿和設有多個空化噴嘴的割縫鉆頭，鉆桿與割縫鉆頭通過螺紋連接。
[0006]所述鉆桿是一個粗鋼管和一個細鋼管由兩個環形圓盤套接而成的，在粗鋼管和細鋼管之間形成環形空隙；所述環形圓盤設有八個對稱分布的通氣孔；所述細鋼管前后兩端分別有公螺紋接頭和母螺紋接頭，且公螺紋接頭和母螺紋接頭有相互匹配的公母螺紋；所述割縫鉆頭上設有與鉆桿相匹配的環形空隙；所述空化噴嘴由兩個錐型噴嘴融合而成，其中靠近鉆桿一側的噴嘴出口圓柱段，與垂直割縫鉆頭方向呈15度角，并在兩個噴嘴出口圓柱段兩側，分別設有兩個與環形空隙連通的進氣口 ；所述空化噴嘴為三個呈120度角分布排列，并與所述割縫鉆頭螺紋連接。
[0007]有益效果:本實用新型形成的雙束多角度空化射流與純水射流相比，具有很強的沖蝕破壞能力，大大提高了射流的割縫深度和寬度，有效地提高了割縫速率，節省了作業時間，對提高煤體瓦斯抽采效率和消除煤與瓦斯突出危險性具有顯著的作用；而且，在完成相同的割縫效果前提下，可以有效地降低系統作業壓力，提高了設備的安全可靠性。本發明裝置結構簡單，操作方便，具有節水、實用性強等特點，在煤層瓦斯抽采及煤與瓦斯消突領域具有廣泛的應用價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型的空化射流割縫卸壓裝置的結構剖視圖。
[0009]圖2是本實用新型的空化噴嘴的結構剖視圖。
[0010]圖3是本實用新型中鉆桿在空化射流割縫卸壓裝置的斷面1-1處的剖面結構示意圖。
[0011]圖4是本實用新型中割縫鉆頭在空化射流割縫卸壓裝置的斷面2-2處的剖面結構示意圖。
[0012]圖中:1_鉆桿，2-割縫鉆頭，3-空化噴嘴，4-粗鋼管，5-細鋼管，6-環形圓盤，7-通氣孔，8-公螺紋接頭，9-母螺紋接頭，10-環形空隙，11-進氣口，12-噴嘴出口圓柱段。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本實用新型的實施方式作進一步的描述:
[0014]本實用新型一種空化射流割縫卸壓裝置，主要由鉆桿I和割縫鉆頭2構成，鉆桿I與割縫鉆頭2通過螺紋連接，割縫鉆頭2上設有三個呈120度角分布排列的空化噴嘴3。所述鉆桿I是一個粗鋼管4和一個細鋼管5由兩個環形圓盤6套接而成的，在粗鋼管4和細鋼管5之間形成環形空隙10，在環形圓盤6上設有八個對稱分布的通氣孔7 ;所述細鋼管4前后兩端分別有公螺紋接頭8和母螺紋接頭9，且公螺紋接頭8和母螺紋接頭9有相互匹配的公母螺紋；所述割縫鉆頭2上設有與鉆桿I相匹配的環形空隙10 ;所述空化噴嘴3由兩個錐型噴嘴融合而成，其中靠近鉆桿I 一側的噴嘴出口圓柱段12，與與割縫鉆頭2垂直的方向呈15度角，并在兩個噴嘴出口圓柱段12兩側，分別設有兩個與環形空隙10連通的進氣
口 11 ;
[0015]實施案例:
[0016]本實用新型一種空化射流割縫卸壓裝置與鉆機、高壓泵站系統配合工作，在進行割縫作業時，首先依據設計方案，在煤層的底板抽采巷道向煤層施工常規的穿層瓦斯抽采鉆孔，然后將本發明的空化射流割縫卸壓裝置與鉆機連接，利用鉆機將割縫鉆頭2送至鉆孔內設計深度后，啟動泵站系統，向鉆桿I內注入高壓水，高壓水的壓力范圍通常在5MPa?15Mpa，高壓水經空化噴嘴3噴出時，在噴嘴出口圓柱段產生負壓，使高壓水經空化噴嘴3的進氣口 11吸入空氣，適量空氣的引入使射流中微氣泡的數量增加，促使水射流產生空化，從而形成割縫能力很強的空化射流；另外，由于空化噴嘴3具有兩個互呈15度角的噴嘴出口圓柱段12，因此會形成雙束多角度的空化射流，可以有效擴大割縫寬度；通過鉆機帶動鉆桿I進行旋轉切割破壞煤體，同時在鉆孔內前后往復移動鉆桿1，當排出鉆孔的煤渣量達到2t?4t,或每米鉆孔深度割縫時間達到IOmin?20min時,關閉泵站系統,并退出鉆桿I，完成割縫作業。
【權利要求】
1.一種空化射流割縫卸壓裝置，其特征在于:它由鉆桿(I)和割縫鉆頭(2)構成，鉆桿(1)由粗鋼管(4)和細鋼管(5)通過兩個環形圓盤(6)套接而成，在粗鋼管(4)和細鋼管(5)之間形成環形空隙(10)，鉆桿⑴與割縫鉆頭(2)通過螺紋連接，割縫鉆頭(2)上設有多個帶進氣口(11)的空化噴嘴(3)。
2.根據權利要求1所述的一種空化射流割縫卸壓裝置，其特征在于:所述的細鋼管(4)前后兩端分別設有公螺紋接頭(8)和母螺紋接頭(9)，且公螺紋接頭(8)和母螺紋接頭(9)有相互匹配的公母螺紋。
3.根據權利要求1所述的一種空化射流割縫卸壓裝置，其特征在于:所述的環形圓盤(6)上設有八個對稱分布的通氣孔(7)。
4.根據權利要求1所述的一種空化射流割縫卸壓裝置，其特征在于:所述的割縫鉆頭(2)與鉆桿(I)相連接的一端設有與鉆桿(I)相匹配的環形空隙(10)。
5.根據權利要求1所述的一種空化射流割縫卸壓裝置，其特征在于:所述的空化噴嘴(3)由兩個錐型噴嘴融合而成，其中靠近鉆桿(I)一側的噴嘴出口圓柱段(12)，與與割縫鉆頭(2)垂直的方向呈15度角，并在兩個噴嘴出口圓柱段(12)兩側，分別設有兩個與環形空隙(10)連通的進氣口(11)。
6.根據權利要求1所述的一種空化射流割縫卸壓裝置，其特征在于:所述的空化噴嘴(3)有三個，且呈120度角分布排列在割縫鉆頭⑵上。
【文檔編號】E21F7/00GK203655346SQ201420021732
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年1月9日 優先權日:2014年1月9日
【發明者】喬時和 申請人:喬時和